CN107340088A - 一种曲轴扭矩测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲轴扭矩测量系统，包括设置于待测压缩机内的压力传感器，压力传感器设置于压缩机内的气室分隔滑片的底部弹簧的一端，用于测量待测曲轴与气室分隔片之间的相互作用力；还包括用于测量待测曲轴转速的转速测量组件，以及用于测量待测压缩机实际输入功率的功率测量组件。由于底部弹簧的作用直接将气室分隔片顶紧于曲轴的侧面，气室分隔滑片在曲轴的作用下来回滑动，鉴于气室分隔滑片的工作方式，因此该压力传感器可以较为准确的测得气室分隔滑片与曲轴侧面之间的相互作用力，此处也就是曲轴所受到的阻力，由于其位置不直接与曲轴发生相互作用，因此测量的过程不会给曲轴转动造成任何负担，保证测得参数准确。

Description

一种曲轴扭矩测量系统

技术领域

本发明涉及曲轴参数测量设备技术领域，更具体地说，涉及一种用于封闭式制冷压缩机的曲轴阻力扭矩的测量的曲轴扭矩测量系统。

背景技术

曲轴的传动效率是直接影响压缩机性能优劣的重要参数之一，只有提高封闭式制冷压缩机的曲轴阻力矩的测量精度，才能准确有效的判断封闭式制冷压缩机是否达到压缩传动系统设计要求，所以在进行测量时要减少对压缩机内部环境的影响，测量时要获得准确数据，数据信息量要大，方便更多的相关数据的计算性。

然而目前现有技术中并不存在这样一种，可以在尽可能不影响压缩机实际工作的情况下，获得其内部曲轴精准阻力参数的测量方式，目前的测量设计大多会在一定程度上妨碍压缩机的工作，或者需要打开压缩机腔室进行敞开式的测量，这种方式所获得的测量参数与压缩机实际工作情况下的参数并不相同，甚至于还具有相当大的误差，所以其参数并不能为压缩机的设计提供有效地参考价值。

综上所述，如何有效地解决如何在不影响压缩机正常工作的情况下，获得封闭压缩机内部曲轴的阻力矩等相关参数等的技术问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种曲轴扭矩测量系统，该曲轴扭矩测量系统的结构设计可以有效地解决如何在不影响压缩机正常工作的情况下，获得封闭压缩机内部曲轴的阻力矩等相关参数等的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种曲轴扭矩测量系统，用于封闭式制冷压缩机的曲轴阻力扭矩，包括设置于待测压缩机内的压力传感器，所述压力传感器设置于所述压缩机内的气室分隔滑片的底部弹簧的一端，用于测量待测曲轴与所述气室分隔片之间的相互作用力；还包括用于测量待测曲轴转速的转速测量组件，以及用于测量待测压缩机实际输入功率的功率测量组件。

优选的，上述曲轴扭矩测量系统中，所述压力传感器具体为应变片压力传感器。

优选的，上述曲轴扭矩测量系统中，所述转速测量组件包括设置于所述待测压缩机底座的振动传感器，用于测量待测压缩机工作时横向及纵向方向的振动频率，以及通过获得的振动频率数据运算获得待测压缩机的曲轴转速的转速运算模块。

优选的，上述曲轴扭矩测量系统中，所述振动传感器还连接有数据处理模块，用于将传回的振动频率数据去噪，已获得准确的曲轴振动频率。

优选的，上述曲轴扭矩测量系统中，所述转速测量组件包括设置于所述压缩机的电机输出轴上的测速电刷，以及与所述测速点刷连接的转速数据输出模块。

优选的，上述曲轴扭矩测量系统中，所述功率测量组件包括用于测量所述压缩机电机电流及电压的参数测量模块以及用于通过电流、电压数值及所述电机的转换效率获得电机实际输入功率的功率计算模块。

优选的，上述曲轴扭矩测量系统中，还包括曲轴惯性力测量模块，用于根据待测压缩机的曲轴的尺寸相关参数获得转动惯量，并综合曲轴的转速运算获得所述曲轴在当前转速下的惯性力。

本发明提供的曲轴扭矩测量系统，用于封闭式制冷压缩机的曲轴阻力扭矩，包括设置于待测压缩机内的压力传感器，所述压力传感器设置于所述压缩机内的气室分隔滑片的底部弹簧的一端，用于测量待测曲轴与所述气室分隔片之间的相互作用力；还包括用于测量待测曲轴转速的转速测量组件，以及用于测量待测压缩机实际输入功率的功率测量组件。本发明提供的这种曲轴扭矩测量系统，在压缩机内的气室分隔滑片的底部弹簧位置设置压力传感器，由于底部弹簧的作用直接将气室分隔片顶紧于曲轴的侧面，在曲轴转动的过程中，曲轴的侧面顶紧气室分隔滑片，气室分隔滑片在曲轴的作用下来回滑动，鉴于气室分隔滑片的工作方式，因此将压力传感器设置于为气室分隔滑片提供压力、令其顶紧曲轴侧面的底部弹簧位置，可以较为准确的测得任意工作时刻下，气室分隔滑片与曲轴侧面之间的相互作用力，此处也就是曲轴所受到的阻力，该曲轴的阻力测得方式不需打开压缩机壳，不需停机，在压缩机正常工作时即可获得实时压力数据，并且由于其设置位置位于底部弹簧不直接与曲轴发生相互作用，因此测量的过程不会给曲轴转动造成任何负担，保证测得参数的准确；由此再结合曲轴的转速等相关参数可以简单的计算得到该压缩机曲轴在工作时的阻力矩，由于计算参数获得准确，并且不影响压缩机的正常工作，因此通过该系统获得的曲轴阻力矩参数具有较大的参考价值，能够更好地为压缩机设计提供参考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的曲轴扭矩测量系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的曲轴扭矩测量系统的剖面结构示意图。

附图中标记如下：

待测曲轴1、气室分隔滑片2、底部弹簧3、压力传感器4、振动传感器5。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种曲轴扭矩测量系统，以解决如何在不影响压缩机正常工作的情况下，获得封闭压缩机内部曲轴的阻力矩等相关参数等的技术问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2，图1为本发明实施例提供的曲轴扭矩测量系统的结构示意图；图2为本发明实施例提供的曲轴扭矩测量系统的剖面结构示意图。

本发明的实施例提供的曲轴扭矩测量系统，用于封闭式制冷压缩机的曲轴阻力扭矩，包括设置于待测压缩机内的压力传感器4，所述压力传感器4设置于所述压缩机内的气室分隔滑片2的底部弹簧3的一端，用于测量待测曲轴1与所述气室分隔片之间的相互作用力；还包括用于测量待测曲轴1转速的转速测量组件，以及用于测量待测压缩机实际输入功率的功率测量组件。

其中需要说明的是，通过本实施例中的技术方案实现了封闭式制冷压缩机的曲轴阻力矩测量技术，可以在封闭式压缩机中测量出曲轴的扭矩，其他所需的大部分参数是在外部进行测量可参考后续实施例的说明，没有直接对曲轴或是电机进行有干扰性的测量，然后通过动力学转化为附加静力，通过力学分析计算出压缩机的曲轴的阻力矩。

本设计通过合理的传感器分布测量，然后通过准确的换算得出压缩机内的受力状态，该方法的优点是可以在密闭环境下取得较多的参数，效果好，效率高，成本低。

其主要通过测定的参数运算设计原理是：通过压力传感器和曲轴转速的测量结果直接测量在曲轴上的有效扭矩，并且通过电流与电压测出压缩机所采用的单相马达的有效输入功率减去相应的曲轴上的有效扭矩做的功，测出在曲轴上的阻力矩。

本发明实施例提供的这种曲轴扭矩测量系统，在压缩机内的气室分隔滑片的底部弹簧位置设置压力传感器，由于底部弹簧的作用直接将气室分隔片顶紧于曲轴的侧面，在曲轴转动的过程中，曲轴的侧面顶紧气室分隔滑片，气室分隔滑片在曲轴的作用下来回滑动，鉴于气室分隔滑片的工作方式，因此将压力传感器设置于为气室分隔滑片提供压力、令其顶紧曲轴侧面的底部弹簧位置，可以较为准确的测得任意工作时刻下，气室分隔滑片与曲轴侧面之间的相互作用力，此处也就是曲轴所受到的阻力，该曲轴的阻力测得方式不需打开压缩机壳，不需停机，在压缩机正常工作时即可获得实时压力数据，并且由于其设置位置位于底部弹簧不直接与曲轴发生相互作用，因此测量的过程不会给曲轴转动造成任何负担，保证测得参数的准确；由此再结合曲轴的转速等相关参数可以简单的计算得到该压缩机曲轴在工作时的阻力矩，由于计算参数获得准确，并且不影响压缩机的正常工作，因此通过该系统获得的曲轴阻力矩参数具有较大的参考价值，能够更好地为压缩机设计提供参考。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述曲轴扭矩测量系统中，所述压力传感器4具体为应变片压力传感器。

本实施例提供的技术方案中，采用应变片压力传感器，该传感器具有体积小厚度小的特点，适合本申请技术方案中的底部弹簧的端部位置，不至于改变压缩弹簧的压缩量过多，造成影响气室分隔滑片的后果；并且还具有承受压力后的应变；量小，同样可以保证不因为测量压力的原因改变底部弹簧的压缩量。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述曲轴扭矩测量系统中，所述转速测量组件包括设置于所述待测压缩机底座的振动传感器5，用于测量待测压缩机工作时横向及纵向方向的振动频率，以及通过获得的振动频率数据运算获得待测压缩机的曲轴转速的转速运算模块。

本实施例提供的技术方案中，通过振动传感器的设计测量曲轴的转速，由于压缩机的设计，曲轴基本完全隐藏于压缩机内部，因此通过传统的转速传感器设计必然会相应的影响压缩机的工作，因此本实施例提出的技术方案，可以通过压缩机外壳的振动频率，相应的计算出曲轴的转速，这种设计最大的优点是测量执行在压缩机的外面，并没有直接压缩机的里面进行其他的安装性破坏。此外，具体由振动频率，计算获得引起振动的旋转运动的转速的方法，该方法属于现有技术，因此不在此赘述。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述曲轴扭矩测量系统中，所述振动传感器5还连接有数据处理模块，用于将传回的振动频率数据去噪，已获得准确的曲轴振动频率。

本实施例提供的技术方案中，为了保证上述实施例中通过压缩机工作振动测得曲轴转速的方案精确性，进一步设置数据处理模块，先通过数据处理模块将振动传感器所测得的振动频率数据进行去噪，得到由曲轴转动所引起的振动所对应的准确的振动频率，再以此计算曲轴的转速，保证了曲轴转速数据的精确性。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述曲轴扭矩测量系统中，所述转速测量组件包括设置于所述压缩机的电机输出轴上的测速电刷，以及与所述测速点刷连接的转速数据输出模块。

本实施例提供的技术方案中，提出了另一种转速测得方式，在压缩机电机的输出轴上设置测速电刷，测速电刷连接有转速输出模块，该设计同样可以较为准确的获得曲轴的转速，通过对相连电机的转速测定获得曲轴的转速，但是也存在一定的问题。但是该方法是在轴上直接测量，会对曲轴的数据造成一定的影响，并且安装电刷是需要专门的设计安装轴上的电刷和垫片，造成测量上的复杂程度，增加测量的成本。但这种方法也是非接触式测量，在一定程度上可以作为参考。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述曲轴扭矩测量系统中，所述功率测量组件包括用于测量所述压缩机电机电流及电压的参数测量模块以及用于通过电流、电压数值及所述电机的转换效率获得电机实际输入功率的功率计算模块。

封闭式制冷压缩机多采用往复式，通过测量单相马达上的电流和电压，查找或在功率计算模块内预先输入该压缩机电机的转换效率，计算出电机输入实际的功率。最终通过两者的差距算出阻力做的功率，再通过功率转换得出曲轴的阻力矩。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述曲轴扭矩测量系统中，还包括曲轴惯性力测量模块，用于根据待测压缩机的曲轴的尺寸相关参数获得转动惯量，并综合曲轴的转速运算获得所述曲轴在当前转速下的惯性力。

本申请技术方案中，不同的时刻滑片上由于受力不同会出现压力变化曲线。另外，压缩机的在外面通过振动传感器可以测出压缩机的振动频率，通过合理的振动提取可以得到工作时内部振动频率，再由振动的频率转换计算出曲轴在工作时的曲轴的转速，然后根据已知的曲轴的转动惯量计算出曲轴在该转速下的惯性力，经过各个时刻的力的受力分析计算出压缩机在转动时曲轴上的扭矩，再利用振动积分测出曲周上的扭矩做的功，之后计算出电机输入的功率，然后再通过两者的差距算出阻力做的功率，最后由功率转换得出曲轴的阻力矩。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种曲轴扭矩测量系统，用于封闭式制冷压缩机的曲轴阻力扭矩，其特征在于，包括设置于待测压缩机内的压力传感器，所述压力传感器设置于所述压缩机内的气室分隔滑片的底部弹簧的一端，用于测量待测曲轴与所述气室分隔片之间的相互作用力；还包括用于测量待测曲轴转速的转速测量组件，以及用于测量待测压缩机实际输入功率的功率测量组件。

2.根据权利要求1所述的曲轴扭矩测量系统，其特征在于，所述压力传感器具体为应变片压力传感器。

3.根据权利要求2所述的曲轴扭矩测量系统，其特征在于，所述转速测量组件包括设置于所述待测压缩机底座的振动传感器，用于测量待测压缩机工作时横向及纵向方向的振动频率，以及通过获得的振动频率数据运算获得待测压缩机的曲轴转速的转速运算模块。

4.根据权利要求3所述的曲轴扭矩测量系统，其特征在于，所述振动传感器还连接有数据处理模块，用于将传回的振动频率数据去噪，已获得准确的曲轴振动频率。

5.根据权利要求2所述的曲轴扭矩测量系统，其特征在于，所述转速测量组件包括设置于所述压缩机的电机输出轴上的测速电刷，以及与所述测速点刷连接的转速数据输出模块。

6.根据权利要求4或5所述的曲轴扭矩测量系统，其特征在于，所述功率测量组件包括用于测量所述压缩机电机电流及电压的参数测量模块以及用于通过电流、电压数值及所述电机的转换效率获得电机实际输入功率的功率计算模块。

7.根据权利要求6所述的曲轴扭矩测量系统，其特征在于，还包括曲轴惯性力测量模块，用于根据待测压缩机的曲轴的尺寸相关参数获得转动惯量，并综合曲轴的转速运算获得所述曲轴在当前转速下的惯性力。